相模湾の波浪特性皿＊
徳田正幸＊＊・渡部 勲＊＊・江口純弘＊＊＊
国立防災科学技術センター平塚支所
Chamcteristic ofOcean Waves i皿Sagami Bay n
By
M．Tokuda，I．Watabe
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and
S．E即chi
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Abstmct
Buoy techniques of a pエessure type wave meteエaエe discussed and a new spar buoy is proposed foエobta㎞㎞g directiona1wave spectエa．
Next comes an hvestigation of the chaエacteristics of ocean wave e1evations obse〃ed in the centeエof Sagami Bay by means of the same wave meteエas used in Paエt I．SpectIa1ana1ysis of the e1evations was made in a manner sim皿aエto that descエibed㎞
Part1．Theエesu1ts of the ana1ysis趾e comp虹ed with those of the observations at the maエine toweエoff the coast of Hiエatsuka using a capacitance type wave gauge．The fo11owing facts aIe indicated−
The evo1ution of oce…m wave fie1d under the coexistence of swe11and sea waves was observed㎞the centeエof Sagami Bay．It was Iea1ized fエom the behavioエof spectエa1peak waves that the sweIl wave component did not deve1op substantia11y and the sea wave component gエew independent1y t皿its spectI釦peak frequency became1oweI than ha1f that of swe11wave component．This phenomenon co正エesponds to Stage1indicated by HatoIiθτα1．（1981）．
＊この研究は，海洋開発調査研究促進費によるr海洋遠隔探査技術の開発一波浪・長期周期波等に関す る研究」の一環として行われたものである．
国立防災科学技術センター皿塚．支所 ＊＊＊東京大学生産技術研究所
国立防災科学技術センター研究報告 第31号 1983年1ユ月 1．はじめに
本研究は，徳田ら（ユ98ユ）の「圧力式波浪計による相模湾での波浪観測 I」の研究を発 展させたものである．この研究は波浪計ブイの観測から相模湾の波浪の空問的特性を明らか にするとともに，実体に即した波浪予報モデルを確立することにある．よって，今後この研 究の題名を「相模湾の波浪特出に改めることにする．上記の論文をPart Iとして，本論文 はPartIIとする．
本論文において，はじめにこの研究で用いられる波浪計について従来の研究を検討し，波 向をも測定できる波浪計について議論する．次に，今回行った波浪観測について議論を行う．
この観測は沖合での波浪の時問的発達の特性を明らかにすることにある．すなわち，相模湾 中央海域に小型船（11．2トン）を漂流させ，Part Iと同様な波浪計ブイによる波浪観測を行 った．同時に平塚沖の観測塔において容量型波高計による波浪観測を行った．これらの観測 結果を比較することにより，次のことを明らかにする．第一に，うねりと風浪は沖合（相模 湾中央）と沿岸（平塚沖の観測塔）で時間的な発達に関してどのように異なるか．第二に，
うねりと風浪が混在する波浪の場において，風浪の発達はうねりからどのような影響を受け るかを明らかにする．
2．波浪計
吊り下げ圧カ式の波浪計に関して，今までの研究について検討する前に，この波浪計の測 定原理について少し議論する．この原理は，Part Iで示したように，波浪の波面によく追従 するブイに圧カ計のセンサーを吊り下げて，その圧カ計がブイと同じ上下運動をすることに よって圧カ変化を測定し，水面変位を求めるものである．しかしながら，この原理を次のよ うに解釈すると，水面変位は測定できないことになる．すなかち，ブイとセンサー間が常に 一定の長さのケーブルで結びつけられているため，たとえブイが波面の上下運動によって上 下しても，ブイ（水面）とセンサー問にある水の量（水の重さ）は常に一定であることにな る．よってセンサーには圧カ変化が起らず，水面変位は相対的にゼロとなってしまうと言う 解釈ができる．しかしながら，この解釈が成立するためには，水粒子の運動の流線（等圧面）
の振幅が深さに対して減衰せず一定であることが必要である．この条件は物理的にありえな いことである。すなわち，波の運動によって誘引された水粒子の運動の鉛直成分は，十分に に深いところでは小さくなるわけである．このことから，理論的に流線の振幅は深さに対し て指数関数的に減衰することになり，一定でなくなるからである．このような流れの場であ れば，圧力計のセンサーはブイの上下運動によって必ず等圧面を横切ることになり，よって 水面変位に対応する圧カ変動が生ずることになる．
上記の波浪計について今までの研究を調べる．はじめにこの波浪計に付けられた名前を上 げると，吊り下げ型波高計（谷口，ユ958），吊り下げ式自己波高計（田口・外山，1966），吊り 下げ式波浪計（川鍋，ユ967；川鍋・田口，ユ968），圧カ式波浪計（細田ら，ユ977；徳田ら，198ユ），
水圧型波浪計（光易ら，ユ973）そして圧カ式ジンバル波浪計（徳田・江口，1982）がある．
最後のものは波向をも測定できるものである．波向の測定については後で議論する．本論文 ではこの波浪計の名称としてr吊り下げ圧カ式波浪言七と呼ぶことにする．この波浪計に関 する研究について年代順に議論することにする．
谷口（1958）は吊り下げ圧カ式波浪計をもっとも早く開発した．彼はブイの運動方程式か らブイの動きと圧力計センサーの変位を計算し，圧カ補正係数を求めた．またこの測定原理 が成立する条件として，ブイに対する圧カ計センサーの張力が常に正とする条件を考えた．
この条件は主として圧カ計のセンサーの比重と波浪の波形勾配に依存するものとなった．彼 が用いたセンサーの比重は3．59であった．これによると，許容される最大の波形勾配は0．2ユ4 となった．普通海洋波の波形勾配は0．ユ2を越すことがないので，上記の比重で十分である と結論された．圧カ計のセンサーの深さDを24．ユ4mに設定，瀬戸内海の豊後水道で観測を 行い，データ解析は主として有義波の波高と周期を求めるもので，得られた結果は従来の経 験式と比較された．
田口・外山（ユ966）そして川鍋（1967）はそれぞれ類似の波浪計を製作した．観測につい て，前者はセンサーの深さD＝20．5mで播磨灘において，後者はD＝14．5mで紀伊水道で行っ た．両者ともデータ解析として有義波の特性とスペクトル分布の解析を行い，従来の経験式と 比較を行った、川鍋の観測において，目視観測では8秒の周期のうねりと5秒の周期の風浪 が確認された．しかし波浪計から得られたスペクトル分布では周期5秒からユO秒の問にエネ ルギーが集中しているが，その問にとくに卓越する周期の波は存在しなかったことが示され
た．
川鍋・田口（ユ968）は，同一の波浪計ブイに3つの圧カ計センサーを取り付け，ブイ運動 の深さによるセンサーの応答性を調べた．これらのセンサーの深さは10m，20mそして50m であった．観測は高知沖で，非常に穏やかな波の日に行われた．3つのセンサーの出カはス ペクトル解析され比較された．これらのスペクトル分布は，高周波領域ではほぼ同一の分布
となったが，ピーク周波数を含む，低周波領域ではあまりよく一致しなかった．彼らは，こ れについてセンサーの感度に問題があるとした．またセンサーの適切な深さとして，注目す るもっとも周期が長い波の波長のユ／ユ0の深さでよいと結論した．
本論文の研究によれば，このセンサーの深さの結論は適切でないと言える．その理由は次 のことになる．圧カ補正は周波数の低い領域ほど大きくなるので，そこでの誤差はたとえ小 さくても圧カ補正によって非常に大きくなる可能性がある．よって低周波領域ではできるだ け圧カ補正を行わないようにすること，すなわちセンサーの深さをできるだけ深くすること
国立防災科学技術センター研究報告第3ユ号ユ983年11月
が望ましいと言える．
今まで述べた波浪計は静的な特性について十分に調べられ問題はないが，動的な特性を含 む総合的な特性に関して十分に調べられていない．これは，比較すべき他の種類の精度の高 い測器との比較観測を行っていなかったことによる．このために，波の上下運動に対する圧 カ計センサーのレスポンスが十分に研究されていなかったように推測される．
細田ら（ユ977）は十分にレスポンスが速い圧カ計センサーを作ることによって，軽量で丈 夫で精度の高い実船塔載用投棄式波浪計を開発した．この波浪計を，西部及び北部の太平洋航 路の貨物船に塔載して観測を行った．センサーの深さは50mであった．その結果，精度め高 いデータが得られ，有義波の特性及びスペクトル分布が求められ，従来の経験式と比較され た．スベクトル分布はPierson−Moskowitz型に近い分布であることが示された．これらの ことにより，吊り下げ圧カ式波浪計による波浪観測は，外洋上で比較的容易な方法で精度の 高い波浪計測を可能にすることが証明された．
光易ら（ユ973）は波浪の方向スペクトルを加速度計方式で計測するクローバーリーフ型ブ イの開発において，波高の測定の検定用として吊り下げ圧カ式波浪計を用いた．
徳田ら（ユ98ユ）は平塚沖の観測塔で，塔から吊り下げ圧カ式波浪計を係留し，塔に常設し てある容量型波高言†と同時観測を行い，得られたスペクトル分布の比較から波浪計の総合的 特性を調べた．センサーの深さは水深20mに対してユ7mとした．その結果，波浪計の波高観 測はセンサーの水深による圧カ補正を行えば，周波数0．06Hz〜ユ．OHzの範囲で十分な精度 で行うことができることを示した．さらに彼らは小型船で平塚・大島間を往復して，7つの 観測点で観測を行い，相模湾における周期ユ0秒のうねりの空問的特性を明らかにした．この 場合センサーの深さは2ユmとした．
以上述べた研究により，吊り下げ圧カ式波浪計による波高観測法は確立されたものと言え
る．
徳田・江口（ユ982）はこのような情況から，吊り下げ圧力式波浪計の特徴を活用した波向 をも計測できる圧カ式ジンバル波浪計を開発した．この波向の測定法は，クローバーリーフ 型ブイと同様に波面の傾斜から求めるものである．このような波面の傾斜の計測法は今まで にないもので，圧カ計のセンサーケーブルの安定した鉛直性を利用する新しい方式である．
すなわち，圧カ計を吊り下げたケーブルの他端に2軸ジンバルを介して，ブイに取り付ける 方法である、この波浪計の特性は圧カ計センサーの深さ1）＝2．4mとして，実験室で詳しく 調べられた．波高計測に関して十分に精度があることが再確認されたが，波向に関して実用 化への問題点が明らかにされた．それは安定した波向計測がむずかしいことにある．すなわ ち，用いられた2軸ジンバルでは波面に追従するブイの傾斜を安定して計測することが容易 でないことである．よって安定した性能のよい2軸ジンバル機構を開発する必要がある．
以上が今までの吊り下げ圧力式波浪計に関する研究である．これらの研究から，外洋の波
浪の波高観測において圧力計のセンサーの深さを50mに設置すれば，荒天時であっても信頼 のある言十測が可能であると結論される。この波浪計の最大の特徴はクローバーレーフ型ブイ ー等の加速度方式と異って，計測法が簡単であるために軽量化ができ，かつ安価となる．今後
衛星による海洋上のデータ収集が容易になるために，波浪計測用の漂流ブイとして，この波 浪計が活躍する日が必ず来ると思われる．その場合安定した波向の計測法が実用化されてい なければならない．これにっいての突破口は前述したように，徳田・江口（1982）の研究に よってなされ，その見通しは明るいと思われる．
最後に私たちは上記の研究をもとに波向の計測法として，次のような方法を提案したい、この 方法は徳田・江口の研究とBrainard（1978）の研究を組み合せたものである．この方法による波浪 計は図1に示す丸太型吊り下げ圧力式波浪計となる．徳田・江口の方法（ジンバル方式）では安定し た2軸ジルバル機構の開発の必要性があること述べた．Brainardの方法（丸太方式）は漂流 した丸太が波浪の場で波の進行方向に対して直角に向く性質を使って，丸太の方向より波向 を求めた．しかしこの方法だけでは波が進行波か後退波かの区別はできない．よってジンバ ル方式に丸太方式を付加することから，複雑な2軸ジンバル機構の代りに単純なユ軸のジル バル機構だけでよいことになる．すなわち，丸太型のブイは波の進行方向に直角になるので、
その方向における波面の傾斜（最大の傾斜）をセンサーケーブルの鉛直性を利用して計測す るものである．このような計測法はきわめて単純な原理に基づくために波向に関してもより 安定した測定が可能となる．よってこの方法を用いれば，うねりと風浪が相異なる方向から 伝播してくる波浪の方向特性に対しても，解析方法を工夫すれば，波高観測と同様に，それ ぞれの波の成分の進行方向を計測することができると思われる．
I
一一・一・一・一帖一■
←2
←3
レ 凸
図1 丸太型吊り下げ圧カ式波浪計の構造
ユ．ポテンション・メータ 2。よりもどし 3．圧力計のケーブル 4．圧力計のセンサー
Fig．1 A spar buoy foエo1〕taining diエectiona1wave spectfa
国立防災科学技術センター研究報告 第31号 ユ983年11月
3．観測法
観測法には次の4つの点をのぞき，写真ユに示すようにPart Iと同じ方法である．第一は，
相模湾中央海域での波浪の時間的発達過程を明らかにするために，観測点は検定観測点とし てのSt．A以外はSt．B（N35．02 00てE139．22 30 ）だけとした．これらの観測点は図
2に示した．St．Bは平塚と大島を結ぶ線と，真鶴と船形を結ぶ線の交点とした．第二は，圧 カ計センサーの深さD＝50mとしたことである．これはセンサーの深さによる圧カ補正の周 波数領域を狭くするためである．しかしこのようにセンサーの深さを深くすると，Part Iの
ような観測塔（深さ20m）での波浪計の検定観測はできない．このために検定観測点として，
観測塔からユkm沖のSt．A（深さ約130m）を選んだ．第三は，波浪計ブイは，Part lでは 船から係留したのに対して，今回は写真2で見られるように船から切り離して完全に漂流さ せたことである．またPart Iでは，風速は風速計で，風向は目視で観測した．これらは今回 風向風速計で同時測定した．
波浪観測は1981年11月ユ9日10時40分からユ5時20分（Ob．1）と，同月20日8時25分から15時 9分（Ob−2）の2日間にわたって行った．手順として，はじめに平塚港からSムAに行き，
検定観測を行った後にSt．Bで本観測をした．帰りは再びSt．Aに戻り検定観測を行い，平 塚港に戻った．
写真1 吊り下げ圧カ式波浪計 P1loto1P正essuIe type wave meteI．
写真2
Photo2観測中の波浪計
Buoy ofwave meteI among ocean waves・
1 Hiratsuka 2Marine T◎wer 4トlatsushima
3Stム 5Fum剣a
6Habu ．1 70shima ・2
8 1rozaki 3
o4 oSt・8 05
⑦。
8
o4
θ
50km 0
図2 相模湾の観測点の位置
Fig．2 Locations of the obseIvation stations
4．天候と風速分布
観測時の天気図は図3に示した．11月16日から発達した低気圧が前線を伴って，カラフト からカムチャッカ半島へと移動した．この低気圧は18日の天気図（図3（a））の右上にあ
る．この低気圧の風により太平洋上で波浪が発達し，ユ8日から19日にかけて相模湾にうねり が伝播した．20日の天気図（図3（c））によれば，別の低気圧がカラフト付近で急に発達した．
このために強い南風が吹くことが予想された．その後この低気圧はあまり発達しなかったの で，強い南風も長く吹くことはないと思われる．
図4は平塚支所，相模湾中央点（船上）そして大島測候所で観測され牟風向風速の記録で ある．この図より，平塚では20日のユ1時までほぼ弱い北風であったが，11時から急に強い南 東の風となった．これに対して大島では平塚より早くユ9日の12時頃から強い南西の風が吹き 始め，20日のユ1時にはさらに強い南西の風となった．また相模湾中央海域では20日の11時に 突然強い真南の風となった．
以上のことから，20日の1！時以降は相模湾全体にわたって強い南系の風となることが分る．
これは天気図のところで予想したように，カラフト付近で急に発達した低気圧によるものと
国立防災科学技術センター研究報告 第31号 1983年11月
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国立防災科学技術センター研究報告 第31号 1983年11月
思われる．波浪観測期問中の風の特性をまとめると次のようになる．Ob．1（ユ9日）において，
大島付近では強い南西の風が吹いていたが，相模湾内では卓越した風が吹かなかった．他方 Ob−2（20日）では，観測の始めの時期は相模湾内ではほとんど風がなかったが，11時から突 然に風が吹き始め，ほとんど瞬間に13m／§の南風となった．このような風の場から，Ob．1で
はうねりが，Ob．2ではうねりと風浪が卓越する波浪の場となることが期待される．
5．観測結果
使用したデータの解析法はPart1と同じ方法である．ただし，今回の波浪計のデータの読 み取り問隔はPart Iと少し異なる値一一0．2539秒とした．また解析する波浪の場はPartIと 異なって，主としてうねりと風浪による2つのスペクトルピークをもつものであった．この ようなことから，波浪の場のパラメータとして有義波の特性を使わず，スペクトル分布の2 つのピーク波の特性を使うことにした．ピーク波の特性はピーク周波数とピーク波の平均的 エネルギー密度とした．前者は離散化されたパワー・スペクトル分布において2次曲線近似 でその分布のピーク値となる周波数で表した．後者はスペクトルピーク値（φP＝φ（fp））と その前後の値（φ1（fp一△f），φ2（fp＋△f））から得られる平均直（φ＝（φ1＋2φP＋φ2）／4）で計
算された．波浪計のパワー・スペクトル分布は，データ個数2000個でラグ数M＝ユ00個とし て計算された後，圧カ計センサーの深さD＝50mによる補正係数（1／T〜）をかけて求められ た．一方観測塔の容量型波高計のデータの読み取り問隔はpart lと同様に0．3秒とした．
5．1検定観測
第3章で説明したように，波浪計の特性はSt・Aの波浪計による観測と観測塔の容量型波 高計による観測の比較から調べられた．これらの結果はスペクトル分布で表され，図5に示 された．この図からPartlで指摘したことの外に，次のことが指摘される．
11〕圧カ計セ、ンサーの深さDはPart1でD＝ユ7mに対して，ここでは50mと深くした．そ の結果より低周波の波が正確に測定できるようになった．波浪計ブイの観測点が観測塔より 工km沖にあることを考慮すれば，波浪計によって得られるパワー・スペクトル分布は，周波 数O．05＜∫≦1，0の領域において十分に精度のあるものといえる
（2）代表的な風浪のスペクトル分布は，風速8m｛の時の分布，すなわち図5のOb．2のCAL2 の分布である一この分布を細く見ると，風浪の高周波領域すなわち平衡領域において，容量型 波高計のスペクトル分布（CT）は∫14に比例するのに対して，波浪計の分布は∫．5に比例 する．このような傾向はP．rt1の観測結果（Part lの図10）や第5．3節で示す図9にも見ら れる．この分布の相違は現在のところ観測点の海域と測器の特性の違いによると考えられる．
これらの点を明らかにするためには，風がある程度強く吹く天候の時（高周波領域で十分に 広い平衝領域が成立する時）に，Part Iと同様にセンサーの深さD＝17mとする検定観測が
図5
Fig．5
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スペクトル分布に関して波浪計（B0，BM）と容量型波高計（C T）の検定観測．BMはB Oに 圧力補正したもの．
Compaエison between the energy spectエa obseエved by the wave mete正（BO，BM）and by the capacitance type wave gauge（CT）．BMエefe正s to conected data（the sensoエbeing50meteエ deep）．
国立防災科学技術センター研究報告 第31号 1983年1ユ月
必要である．
5．2平塚沖観測塔、波浮そして石廊崎のスペクトルピーク波の特性
相模湾の波浪の特性は，石廊崎方面と波浮方面からの外洋波と湾内の1OCa1的な風に引き 起された風浪から決まる．外洋波は，相模湾を含む広い海域が大規模な強い風域におおわれ ている場合風浪となり，それ以外はほとんどうねりとなる．このようなことから，相模湾中 央海域での波浪の発達過程を明らかにするためには，そこでの観測ばかりでなく，湾口に当 る石廊崎と波浮，そして湾奥の平塚沖の観測塔での観測をも必要となる．今回もPartIと同 様に，外洋波として主にうねりに注目した．
図6は平塚（平塚沖の観測塔），波浮および石廊崎におけるスペクトルピーク波の周期の 時問的変化を示したものである．この図から次のことが注目される．第一に，うねりの周期 が19日18時まで8秒あったものが，約ユO秒にジャンプしたことである．この周期のジャンプ は場所によって時問的に少し異なるが，ほぼ19日のユ8時から23時にわたって起ている．その 後のうねりの周期は約10秒に保たれている．このようなことから，この周期のジャンプは外 洋で，周期8秒のうねりが19日の正午頃から吹き始めた強い南西風によって発達し周期10秒 の風浪となり，その波がうねりとなって新たに相模湾に入射して来たと考えられる．第二に，
風浪の周期は強い南系の風によって徐々に増加したことである．この周期の増加率は，平塚 がもっとも高い．これは波浮沖と異なって，相模湾内ではほとんど風がないところに，20日
12
一1。 …1・… 紗鴛・刈
缶 Sea−Wave
［L6 Φ 。、胞、、u。、 狐
Obj Ob．2
r−1← → 1←
2 1 1
0h 12h Oh 12h Oh 12h Oh
81 11118 11119 11120 図6 平塚沖（観測塔），波浮港沖および石廊崎におけるうねりと風浪の周期の時間的変化 Fig．6 Vaエiations of the wave periods of sweu wave and se邊wave off Hhatsuka（the maエine toweエ），
at Habu and Irozaki．
の1ユ時から突然強い南風になったためである．第三に，うねりと風浪の周期に関して，平塚，
石廊岬，波浮の三者は相互に全体としてほぼ類似した分布をもつことである．
図7はうねりと風浪のスペクトルピークのエネルギー密度の時間的変化を示したものであ る．この図から明らかなように，図6の周期変化と対応してスペクトル密度は変化しており，
次のようなことが注目される。第一に，うねりに関してPart Iで指摘したように，湾内で系 統的な減衰が認められる．それは，上記の3っの観測点のエネルギー密度の変化が相互に類 似した形となっているためである．18日の0時からユ9日のユ8時まで，周期約8秒のうねりの 平均ピークエネルギー密度を求めると，平塚は0．4ユ2x103㎝2・s，波浮は21．31xユ03㎝2
・sそして石廊崎は5．54xユ03㎝2・sとなり，それらの問の比は波浮を1とすると，0．02：
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1． I l 1 11 1 I
Oh 12h
3・lO1981 11118
Sea Wave
Ob2
→I l←
1 1 1 1
〆…。
OC l
》1
Oh 12h Oh 12h OhOh 12h
11119 11120 11120 図7平塚決・波浮港沖および石廊崎におけるうねりと周浪のスペク／ル密度の時間的変化 晦7V・・i・ti・…fth・・p・・tl・1d…it・・f・w・uw・・…d…w…。ff肚。t。、k。（th，m、工i。、
toweエ），at Habu and I正ozaki．
Oh
国立防災科学技術センター研究報告 第3ユ号 ユ983年11月
1：0・26となった。一方19日の19時から20日の23時までの周期ユO秒のうねりについて同様に 求めると，平塚で0，333×ユ03㎝2・s，波浮で7．88x10・㎝2・s，そして石廊崎で3．38×
103㎝2・sとなり，それらの間の比はO．04：1：0．43となった．これらのことから，うね りは周期によって湾内で異なった減衰をすることが分かる．
第二は，風浪のエネルギー変化に関して，平塚の分布はうねりの場合と異なって波浮と石 廊崎の分布と非常に異なっていることである．これは，相模湾を含む広い海域が大規模な強い 風域でなくlOCa1性の強い風域におおわれたためである． 風浪はこのような1OCa1的な 風の特性に強く依存する．この節で使用したピーク波の特性はすべて表ユに示した．
表1 平塚沖（観測塔），波浮および石廊崎における波浪の特性
Table1 Chaエacteエistics of ocean wave off Hiエatsuka（the maIine toweI），at Habu and Iエozaki （a） うねりの特性（11月18日）
1981年 平 塚 波 浮 石廓崎 1981年 平 塚 波 浮 石廊崎
11月20目 周期エネルギー 密 度秒 刈O・。㎡．。 周期エネルギー 密 度秒 x1O・。㎡．。周期エネルギー 密 度秒 X1O1拙．。
11月20目
時 刻 時 刻
周期エネルギー 密 度秒 X1Ol。蒜．。 周期エネルギー 密 度秒X帆茄．。 周期エネル三← 密 度秒X1び。砧．。
O 8．36 0．301 1 1 6I59 10．3 12 8．OO O．396 7．88 15．3 7．32 2．76
1 8．54 O．343 ⊥ 』 一 止 13 7．80 0．360 u ■ ■
2 7．85 O．326 7．39 22．7 ■ 14 9．28 0．316 7．55 30．2 ■ ■
3 8．88 0．336 L ■ 7−76 5．65 15 7．95 0．552 … ■ 7，68 3．48
4 9．50 O．248 8，08 16．7 7．69 7．88 16 7．97 O．457 7．40 27．5 8，48 3．59
5 7．88 0．370 ⊥ ■ 8．01 8．87 17 8．26 O．533 L 1 ■ 1
6 8．58 O．371 7．泓〕 22．4 8．23 4．30 18 8．49 O．424 7．98 17．7 7．54 6．86
7 8．45 0．330 ■ ■ ■ ■ 19 8．O1 0．510 L 一 ■ ■ ■
8 8．00 O．331 7．55 21．9 7．81 3．65 20 7．84 O．622 8．03 20．0 ■ ■
9 9．01 O．315 皿 ■ 7．20 4．15 21 7．89 O．669 ■ 一 8．47 8．52
1O 7．妬 O．238 7，36 31，O 1 ■ ■ 22 8．18 0．757 8．54 9．97 ■ ■
11 8．49 0．311 一 ■ 6，94 3．60 23 7．75 O．685 ■ ■ L ■
（』） うねりの特性（l1月19目〕
1981年 平 塚 波 浮 石廊崎 1981年 平 塚 波 浮 石廊崎
11月20日 周期エネルギー 密 度秒X1O㌔㎡．。 周期エネル← 密 度秒X1O・．。 周期エネルギL 密 度秒X1O・記．。
11月20日
時 刻 時 刻
周期エネルギL 密 度秒x10・㎞・。 周期エネ桝I 密 度秒X10・。㎡．。 周期エネル← 密 度秒XIO㎞．。
O 8．21 0．778 8．25 18．8 8．12 8．27 12 8．40 O．386 7．81 21．1 8．58 5．41
1 8．59 0−592 ■ ■ ■ 一 13 7．59 O．480 ■ ■ … 一
2 8．91 0．582 8．50 27．O ■ 」 14 9．71 0．266 7．54 27．1 ■ ■
3 8．70 O．456 ■ ■ 8．50 7．85 15 8．24 O．412 ■ ■ 8．48 4．28
4 9，04 0．305 8．23 20．2 ■ ■ 16 7，56 0．256 8．05 28．6 8．24 4．62
5 8．38 O．412 ■ 一 8，11 3．98 17 9．23 0．278 ■ ■
6 8．44 O．4α5 8，25 20．8 8．45 5．92 18 7．85 0，272 7．77 15．5 8．07 4．37
7 8．24 0．367 ■ 川 ■ 』 19 9．43 O．281 ■ ■ ■
8 7．84 O．398 8．OO 14．4 7．73 4，93 20 8．68 0．323 7．83 10．7 一 ■
9 8．22 0．396 ■ ■ 7．89 4．97 21 7．67 0．300 一 ■ 10．39 3．76
1O 7．67 O．288 7，43 18．6 ■ 』 22 9．58 0−231 7，95 7．90 1
11 7．70 0．265 … ■ 7．76 4．76 23 10．08 0．181 … ■ I 1
（c） うねりの特性（11月20日）
1981年 平 塚 波 浮 石廊崎 1981年 平 塚 波 浮 石廊崎
11月20目 周期ヰ桝」 密 度秒 X1閉。。 周期エネ・伴 密 度秒 X10・㎞．。 周期エネルキL 密 度秒XlO・㎞一。
11月20目
時 刻 時 刻
周期坤ルヨ← 密 度秒 X10・補．。 周期埣ル牛 密 度秒Xlぴ㎡．。 周期エネ桝L 密 度秒X1び。㎡．。
O 10．19 0．225 8．27 11．3 1O．57 3，97 12 9．98 0．300 1O．17 4．44 10．22 3．13
1 9．62 0．254 ■ ■ ■ 一 13 9，93 O．382 ■ … 一 ■
2 10．16 O．225 10．54 9．1O ■ ■ 14 9．90 0．366 9．99 5，92 ■
3 10．70 O．192 ■ 一 10．67 3．13 15 9．84 0．611 」 10．45 3．06
4 10．70 O．304 9．14 7．40 ■ 16 9．44 0．522 9，47 6．89 10．46 2．62
5 10．23 O．298 ■ ■ 1O．88 3．03 17 9，76 O．643 L 川 一 ■
6 1O．08 O．209 9．96 6．80 10．80 3．91 18 9．36 0．479 1O．46 10．7 9．82 3，12
7 9．93 O．286 皿 ■ ■ 一 19 9．57 O．447 ■ 一 皿 ■
8 10．07 O．295 9．35 9，15 10．83 3．27 20 9．54 0．480 10．78 8．46 ■ ■
9 10．46 0．294 一一 一 1O．42 4．52 21 8．57 OI293 1 ■ 10，40 3．00
10 9，98 O−357 9．98 7．29 ■ ■ 22 10．OO 0−300 10．48 4．33 10．42 2．95
11 9．62 0．312 皿 10．29 3．91 23 10．16 O．270 ■ ■ ■ ■
（δ 風浪の特性（11月20同）
1981年 平 塚 波 浮 石廊崎 1981年 平 塚 波 浮 石廊崎
11月20同 周期エネ桝」 密 度秒 X1び。㎡．。 周期エネル三← 密 度秒 X10㌔出。。周期ヰ ← 密 度秒X1O・。㎡．。
11月20目
時 刻 時 刻
周期エネ・咋 密 度秒 X10・㎞．。 周期エネ← 密 度秒 x1O㌔㎡・。 周期碑桝」 密 度秒X10㌔㎡．。
0 ■ ■ 一 ■ L 12 4．05 O．189 4．75 7．55 4．68 4．11
1 1 1 ■ ■ ■ 13 4．40 O．484 ■ ■ ■
2 4．86 0．201 4．03 1，28 ■ ■ 14 5．21 1．29 5．07 14．8 ■ 一
3 4．86 O．271 ■ ■ 4．12 0，990 15 5．Ol 2．84 ■ 4．64 7．67
4 4．79 O．498 3．66 O．865 ■ ■ 16 5．77 3．49 5．45 12．1 4．62 6．25
5 4．53 0．286 ■ ■ 3．83 1．45 17 5．89 2．76 ■ … … 一
6 4．16 0．I09 3．56 1．19 3．81 1．74 18 5．44 4．16 4．76 9．34 4．81 4．92
7 3．93 O．0866 一 ⊥ 一 ■ 19 5．82 3．71 止 ■ ■ ■
8 4．03 O．0563 4．07 4．02 4．20 1．71 20 5，85 3．98 4．94 3．21 一
9 3．55 O．0702 一 一 4．15 3．52 21 5．41 3．09 L ■ 5．15 2．17
10 3．75 OI0857 4．24 4．82 一 22 5．31 2．69 5．06 3．05 ■ 皿
11 3．57 0．0690 ■ ■ 4．16 6．00 23 5．07 2．84 ■ L ■ ■
5．3 相模湾中央点の波浪計による観測
前節において相模湾の入□と湾奥での波浪の特性が明らかにされた．とくに20日（Ob．2）
に観測された波浪の場はうねりと風浪が混在する場で，突風による風浪の発達が予想される 場であるといえる．よってこの節ではOb．2に注目して風浪の発達におけるうねりの影響を 明らかにしたい．
相模湾の中央点と観測塔で得られたスペクトル分布の比較を行う前に，これらの観測点で の水位変動の時系列について調べる。波浪計の時系列はPart Iで説明した理由により圧カ補 正なしのものである．図8は20日（Ob．2）での記録の一部である．両者の時間のスケール が若干異なるのは，読み取り問隔の相違によるものである．この図から，11頃から吹き始め た南風の影響は両者とも工2時から明白に現れていることが分る．図9は相模湾中央点と観測 塔でほぼ同時刻に測定されたデータから求めたスペクトル分布を示している。この図からス
ペクトル分布の形に関して次のことが言える．
国立防災科学技術センター研究報告 第3工号 ユ983年11月
Meter 15
一1・5 1・5
0
−1・5 1・5
0
−1・5 1・5
0
−1・5
ter ㌧a 0UUY［）一a−lOnb， Ob．2 （b）C l（T◎Wer）
■5 0 65 0 55
Ob．2
RuN B1 RuN TBl
RuN B2 RuN TB2
RUN B3 RUN TB3
⊃ ＝■＝■ ︺ 一﹁一
RuN84
RUN TB4（a一）BUOY（Station B）
RuN84
（b）CT（T◎wer）
Ob．2
RuN TBl
図8 Fig．8
50sec 050sec
山 波浪計と観測塔の容量型波高計で得られた波高記録
Examp1es of waveエecoIds obtained at St．B and the marine toweエ．
lO
105
105
5＾10
ω
ε5 どlO き
．砺4510
0
2103 τ ω102＆
10
0
10
Ob．2＝ 8UOY
B0
RUN 84
83
B2 B1
Ob．21 8UOY
BM
RuN 弘
B3
82
81
図9
Fig．9
一 1 −2 −1 0 10 10 10 10 10 10 10 F（Hz） F（Hz）
相模湾のSt．Bと平塚沖でのパワー・スペクトル分布．
B0，BMは図5と同じ意味をもっ．
10
Ob．21 TOwER l CT
RuN T84
T83
T82
St．
T81
1δ2 101 ザ 101
F（Hz）
Bの分布は波浪計で得られたもので，
Compaエison between the enefgy spectエa observed by the wave meteエ（BO，BM），at St．B and by the capacitance type wave gauge（CT）at the maエine toweエ．BO and BM aエe the same symbo1s as used in Fig．5．
（1〕両者のスペクトル分布（BMとCT）は予想したようにうねりと風浪の2つのピークを もつ分布となった．波浪計で測定された風浪の高周波領域の分布はPart Iの分布（図10）と 非常に類似しており，周波数∫のマイナス5乗となった．
12〕うねりの分布は両者とも観測期間中ほとんど一定の分布であった．このことから，風 浪の発達はうねりと独立に発達し，そのピーク周波数はうねりの周波数の2倍の値まで小さ
くなった．
13）波浪計のスペクトル分布B0（圧カ補正なし）とBM（圧カ補正あり）の比較から，
周波数0．05＜∫≦1，0の範囲で信頼のあるスペクトル分布が得られていることが分る．この ことは第5．1節で述べたことと一致している．
図10は上記の（2〕のことをさらに詳しく調べるために，図9のスペクトル分布をスペクトル ピーク波の特性（ピーク周波数とその平均エネルギー密度）でパラメータ化したものである．
この図は図9のユ時間おきの結果のほかに，その問の10分問おきの結果をも含んでいる．こ れらの結果の数値は表2に示した．図ユOより上記の12）のことがより明白に示された．すなわ ち，相模湾中央海域と観測塔付近では風浪の発達率は異なるが，次の点はともに成立する．
風浪はその周波数がうねりの周波数の2倍値に減少するまで発達したが，うねりはその間億
1♂
ω N．
E
ど き
而
⊂ Φ
0 3
扁10と
リΦ
〇一
ω
SpectraユPeak Ob．2
・噴
Bl
Bτ4→婁
BT1→喜
帝 ・…
84≡l St B
叫
、
→
BT4 ・ TOWER
BT1 ．ぺ 2
10
0．O O．1 02 0．3 F（Hz）
図10相模湾のSt．Bと平塚沖でのスペクトルピーク波の特性
Fig．1O Behavior of chaエacteエistics ofspect正a1peak waves offHiエatsuka（the maエine towe正）
al1d at St．B in the centeエof Sagami bay。
国立防災科学技術センター研究報告 第31号 1983年1ユ月
とんど発達も減衰もしなかったことである．この節の最初で述べたこと一風浪の発達にお けるうねりの影響を明らかにすることは，今回の観測では不十分であると言える．なぜなら 観測された風浪はうねりと一体化するまで発達しなかったからである．これについては次の 章で議論する．
図10でもう一つ注目したいことは，うねりの湾中央点と平塚間の減衰率である．この図か ら，平塚沖での周期ユO秒のうねりは相模湾中央点に比べて20％に減少していることが分る．
図．11はPart Iの図15の下図に対応するもので，Part1のデータを観測塔からの距離に対し て再プロットしたものである．今回の減衰率はこの図の結果とよ＜一致している．
Ob・1（19日）では周期8秒のうねりが観測された．この周期のうねりについても上述し た減衰率を求めた．それによると平均35％となった．このことから，うねりの減衰率はその 周期によって異なることが明らかにされた．このことはうねりの分散効果や角伝搬効果より
もむしろ平塚沖付近の海底の摩擦の影響によるものと推測される．
1・O
Habu
Wave Period lOsec
6 ● O・6
■ ●St．7 I4
●
◎O・4
ε ●5
〜 匝乞 ● 1＞
控 31
○
ΦO・2
τ StA ．
句Φ l1 1
㌦1れ、㎞し曳榊∴㎞、
「 ●T◎wer St．8
0．06 ↓
010203040506070
Dista．nce（km）
図11Part Iで観測された周期10秒のうねりのスペクトル密度の減衰率
Fig．11 Attenuationエate of eneエgy density of swen obseエved in Paエt1．
表2
Tab1e2
相模湾のS t．Bと平塚沖（観測塔）での波浪の特性
Chaエacteエistics of ocean waves off Hiエatsuka（the marine toweエ）and at St．B in Sagami Bay
（a）1981年11月ユ9Hの観測結果
波 演 計 容量型波高計（観測塔）
198工年ユ1月19日 うねりの特性 1981年11月19日 うねりの特性 うねりのエネ
Ob1 ピーク愚波数 一φ鵬 Obユ ピ ク周波数 ■φ■S ルキーの比
モlO搬・ xlO㎞，・s
N皿 観測時刻 RUN番号 Hz 観測時刻 RUN番号 Hz φ鴉／φ鴉
1 1O：40 O．］25 1．42 1O：43 O、ユ27 O．583 O．4ユユ
2 1O：50 CAL 1 0、ユ17 1．33 lO：53 CAL l O．1］3 O．515 O．387
3 11：OO O．128 1．43 l1：03 O．l05 O．587 O．410
4 12：20 O．ユ22 2．43 12：23 O．132 O．719 O．296
5 12：30 O．129 1．72 12：33 O．127 O．993 O．577
6 12：40 O．1］9 3，14 12：43 O，i31 O．920 O．293
7 12：50 O．12ユ 2．57 12＝53 O．128 O．742 O，287
8 13：OO 〇一122 2．1O 13＝03 O，130 1．28i O．610
9 13：lO O．ユ20 3．33 ユ3：13 O．134 O．773 O，232
1O 13：20 O．122 2．31 13：23 O．125 O．973 O．42ユ
11 13：30 O．107 2，40 13：33 O．145 O．650 O．271
12 13：40 O，120 3，66 13：43 O．］19 O．552 O，15ユ
13 15：1O O．119 1．77 15：1O O．］25 O，686 0388
14 15：20 CAL 2 0．121 1．40 15：20 CAL 2 0，119 O．838 O．599
（b）1981年11月20Hの観租1」結果
波 浪 訓 容量型波高計 （観測塔）
1981年11月2011 うねりの特舛 風浪の特性 1981年11月20口 うねりの特性 風浪の特性 うね…胴・
［ ■ ■
Ob2 ピーク周波数 φHs ピLク周波数 φ8W Ob2 ピーク鳳波数 φ丁富 ピーク筒波数 φ州 ルギーの上ヒ
X雌㎡・S X1脳・S X］欄・S xlO拙・s
N皿 観測時刻 RUN番号 HZ Hz 観測時刻 RUN番号 Hz Hz φ楠／φ困
ユ 8129 O，096 1．27 026］ O．305 8133 O，101 0．465 O．257 O．ユ46 O，366
2 8139 CAL l O．098 O．90 0．278 0332 8143 CAL l O．096 O，661 O，272 O．174 O．734
3 8149 O，093 1，21 O．274 O．200 8153 O．094 O．567 O．268 〇一127 O．469
4 1Ol07 B1 O．099 2．91 O．236 ］．33 ユO103 BTl O．098 O，540 O．270 O．176 〇一186
5 101］7 O，104 314 O，243 3，1l ］O：I3 O、ユOO O，776 O．247 0166 〇一247
6 lO：27 0．102 3．Ol O．229 2．95 ］O123 0．098 O，744 O．268 O．178 O，247
7 lO137 0−102 2．60 O．225 3．52 lO133 O．105 O．686 0．265 O，135 O．264
8 1O147 O．102 2．61 O．224 4．49 ］O：43 O，105 0．65］ 0．279 O，158 O．249
9 1O：57 O．104 2．92 O，220 4．57 工O153 O，102 O．6］9 O．267 0．138 O．212
lO ユll07 B2 O．m1 3．37 0．214 6．63 1ユl03 BT2 O，099 O．367 O．284 O．ユ19 O．109
H 1］117 0．l03 4．33 O．2j1 5．65 1l：］3 O．098 O．681 0267 O．148 O，157
12 11127 O．lO］ 3．15 O．212 8．79 ］1123 O．101 O，502 O．259 O．142 O．159
13 ユ1：37 O．100 3．58 O．219 l1．53 ll：33 O，098 〇一642 O，279 O，180 O，179
14 H147 O．l02 4，31 O，211 8．03 ］l143 O．ユ05 O．418 O，244 O，278 0−097
ユ5 1l：57 O．ユOl 3．］9 O．217 ］2．64 1］：53 O．096 O，630 O．245 O．366 〇一］97
16 ］2：07 B3 O．093 3．23 O．208 ］1．60 12：03 BT3 O．l02 0．7C3 O．248 O，505 O．218
17 12：ユ7 O．098 386 O．204 ユ3．90 ユ21ユ3 O．102 〇一595 O，233 O．4劇 O、ユ別
18 ヱ2：27 O．108 3．91 O．198 ］4，06 ］2123 O、！OO 〇一758 O．221 O．958 O．194
19 ］2：37 O，102 3．22 O．202 12，56 12133 O．l05 O．698 O．220 ユ．070 O．2］7
20 12147 O，089 4．］5 O．196 ］5．64 ユ2143 O．103 O．82］ O．217 ］．327 O．198
2ユ 12：57 O，102 3，35 O．197 11．70 12153 O．098 O．749 O．205 O．994 O，224
22 ユ3107 B4 O，095 3．70 O，197 14．70 工3103 BT4 O，099 O．8］4 O，194 王．039 O．220
23 131］7 O，l02 33］ O，190 19．29 i3：13 O．096 O．659 0．202 1．4ユ7 O．199
24 13＝27 O，102 3．58 O．194 ］7．07 13；23 O，l03 O．537 O．191 1，2Jユ O150
25 I4159 O．099 2．］9 O．172 5，70 14103 O，10ユ O．813 0．192 2．947 〇一37】
26 ユ5：09 CAL2 O．ユ05 1．57 O．178 8，26 14113 CAL2 O．099 O．495 O．183 3．535 O，3］5
